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Genetische Gehirnentwicklung "Spitzenwerte vor der Geburt und im Jugendalter"
Genetischer Ausdruck hinter der Entwicklung unserer Gehirne ist am aktivsten vor der Geburt, in den ersten Monaten der Schwangerschaft und in unserer Teenagerzeit, haben Wissenschaftler herausgefunden.
In der dreiteiligen "Symphonie" der menschlichen Gehirnentwicklung gibt es eine ruhigere intervenierende "Bewegung", die jedoch stärker auf Umweltfaktoren reagiert, sagen die Forscher in der Zeitschrift Neuron.
Der erste Anstieg der hirnentwickelnden Genexpression findet während der ersten zwei Drittel unserer Schwangerschaft in der Gebärmutter statt, sagt das Team von der Yale School of Medicine in New Haven, CT.
Die mittlere Pause dauert dann vom letzten Schwangerschaftstrimester bis zur Adoleszenz, wobei die genetische Aktivität für die letzte Phase der Entwicklung unseres Gehirns wieder ansteigt.
Diese beiden aktivsten Schübe, die für die menschliche Gehirnleistung relevant sind und die Kinderjahre einschließen, beinhalten die Entwicklung des zerebralen Neocortex:
- In welcher allgemeinen Architektur wird während der ersten 3 Monate der fetalen Entwicklung nach der Empfängnis erstellt, und
- Eine subtilere Gestaltung und Spezialisierung der Struktur findet während der Teenagerjahre statt.
Der zerebrale Neokortex ist der Bereich des Gehirns, der Wahrnehmung, Verhalten und Kognition steuert.
Es ist einzigartig für Säugetiere und die neueste Ergänzung unseres Gehirns - "gilt als die Krönung der Evolution und das biologische Substrat der menschlichen Geisteskraft", schreibt der führende Neurologe und Neurowissenschaftler Dr. Pasko Rakic, ebenfalls aus Yale.1
Unser hochentwickelter zerebraler Neocortex macht uns zum Menschen.
Prof. Rakic ??fährt fort: "Wenn sich ein Organ unseres Körpers wesentlich von anderen Spezies unterscheidet, ist es der zerebrale Neokortex, das Zentrum außerordentlicher menschlicher kognitiver Fähigkeiten."
"Die Bedeutung der kindlichen Entwicklung"
Während die neokortikale Entwicklung, wie sie von Genen diktiert wird, vor der Geburt und in den Teenagerjahren am aktivsten ist, ist der genetisch weniger aktive mittlere Teil unserer Gehirnentwicklung formativ wichtig, sagt der Senior-Studienautor.
Nenad Sestan, Professor für Neurobiologie an Yales Kavli-Institut für Neurowissenschaften, sagt:
"Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung des richtigen Zusammenspiels zwischen Genen und Umwelt in den frühesten Jahren nach der Geburt des Kindes, wenn die Bildung synaptischer Verbindungen zwischen Gehirnzellen synchronisiert wird, die bestimmen, wie Gehirnstrukturen später im Leben verwendet werden."
Die Wissenschaftler analysierten die Genexpression im Neokortex des Menschen und des Makakenaffen für die Studie, die sie erstellten, weil genetische Ereignisse, die zur Entwicklung des menschlichen zerebralen Neokortex führen, "kaum verstanden werden".
Für die drei identifizierten Phasen - die eine "Sanduhr" -Form der Entwicklungsaktivität über die Zeit bilden - wurden folgende Beobachtungen gemacht:
- Die erste Phase, die der pränatalen Entwicklung entspricht, war durch die höchste Anzahl differentiell exprimierter Gene gekennzeichnet
- Die zweite Phase vor der Adoleszenz zeigte weniger Genexpressionsunterschiede und mehr Synchronisation zwischen sich entwickelnden Bereichen und
- In der dritten Phase, von der Adoleszenz an, kam es zu einem weiteren Anstieg der differenziellen Genexpression in bestimmten vorherrschenden Gebieten.
Die Forscher waren "fasziniert" zu finden, dass einige der Muster der genetischen Aktivität, die die menschliche Sanduhr-Skizze bilden, bei den sich entwickelnden Affen nicht beobachtet wurden.
Dies deutet darauf hin, dass die Aktivität eine Rolle bei der Entwicklung einer einzigartigen menschlichen Gehirnentwicklung spielen könnte, sagen sie.
Neocortex baut Verbindungen "wie ein Stromnetz"
Die "globale Symmetrie" zu den Ergebnissen macht sie für die Bevölkerungsebene anwendbar, fügen die Autoren hinzu. Und die Befunde zur mittleren Phase, erklärt Prof. Sestan, unterstreichen die Sensibilität der frühsten Jahre nach der Geburt.
Dies ist eine Zeit, in der der Prozess der Bildung von Nervenverbindungen formt, wie Gehirnstrukturen später im Leben verwendet werden, sagt Prof. Sestan. Er verdeutlicht:
"Zum Beispiel sind Störungen in der Synchronisation von synaptischen Verbindungen während der frühesten Jahre eines Kindes mit Autismus in Verbindung gebracht worden."
Professor Sestan sagt, dass die erste, aktivste Phase der Gehirnentwicklung die Grundstruktur der "Nachbarschaft" des menschlichen Gehirns erzeugt, während sie besser durch die "Gemeinschaft" definiert wird, die in ihr lebt langsamer während der Kindheitsphase.
"Die Nachbarschaften werden schnell aufgebaut und dann verlangsamt sich alles und der Neokortex konzentriert sich ausschließlich auf die Entwicklung von Verbindungen, fast wie ein Stromnetz", fügt er hinzu.
Die dritte Phase kann mit Identitäten verglichen werden, die an geografischen Orten entstehen, sagt Prof. Sestan:
"Später, wenn diese Regionen synchronisiert sind, fangen die Viertel an, verschiedene funktionale Identitäten zu übernehmen, wie Little Italy oder Chinatown."
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